一种无换挡机构电动汽车加速曲线拟合方法技术

本发明专利技术公开了一种无换挡机构电动汽车加速曲线拟合方法，应用于无换挡机构电动汽车整车设计前期的参数匹配环节，以解决目前已有加速曲线拟合方法中拟合精度不高的问题。具体的拟合方案为：根据驱动电机的特性将车辆加速过程分为恒转矩和恒功率区间两部分，再由车辆在不同区间工作特性求得各自区间的拟合方程，随后确定分段函数临界点的特征值，最终实现无换挡机构电动汽车加速过程曲线拟合。本发明专利技术曲线拟合方法具有快速性好，准确度高的特点，避免了传统拟合曲线与车辆实际测试误差较大的问题。

A Fitting Method for Acceleration Curve of Electric Vehicle without Gearshift Mechanism

The invention discloses an acceleration curve fitting method for electric vehicle without gear shifting mechanism, which is applied to the parameter matching link in the pre-design stage of electric vehicle without gear shifting mechanism, in order to solve the problem of low fitting accuracy in the existing acceleration curve fitting method. Specific fitting schemes are as follows: according to the characteristics of the driving motor, the vehicle acceleration process is divided into two parts: constant torque and constant power interval. Then the fitting equation of each interval is obtained from the working characteristics of the vehicle in different intervals, and then the eigenvalue of the critical point of the piecewise function is determined. Finally, the curve fitting of the acceleration process of the electric vehicle without gear shifting mechanism is realized. The curve fitting method of the invention has the characteristics of good rapidity and high accuracy, and avoids the problem of large error between the traditional curve fitting and the actual test of vehicles.

【技术实现步骤摘要】
一种无换挡机构电动汽车加速曲线拟合方法
本专利技术涉及汽车
，具体涉及一种无换挡机构电动汽车加速曲线拟合方法。
技术介绍
近年来国家大力发展纯电动汽车，其不仅具有环保的优良特性，而且可显著降低我国化石燃料的对外依存度，提升国家战略安全。尽管纯电动汽车已成为当下研究热点，然而目前企业较为关注的车辆参数匹配问题研究较少。对于纯电动汽车，其参数匹配设计的优劣将直接影响到车辆的整车性能，同时根据已有的匹配经验可知，对汽车的动力源选择起主导作用的通常是极限加速性能要求。因此，针对纯电动汽车，如何在车辆的参数匹配过程中实现加速曲线的精确拟合是亟待解决的问题。目前已有的无换挡机构电动汽车加速曲线拟合方法是采用下式进行拟合：其中ve是加速的末速度，te是加速时间，x是拟合系数，x＝0.5。采用该方法拟合的加速曲线与车辆实际测试加速曲线对比如图1所示。从图1中可以看出拟合的加速曲线与实际的加速曲线差异较大，其差别在加速初始阶段迅速增大，后期逐渐减少。随后对拟合加速曲线和车辆实际测试加速曲线进行求导分别得到两加速度与时间关系曲线如图2所示。从图2可以看出实际的加速曲线在初始阶段加速度相对较小，且为恒定值，而拟合的加速曲线在初始阶段加速度过大，不符合实际。由此可见，已有的加速曲线拟合方法，不适合无换挡机构的电动汽车。因此，需要针对上述情况，提出一种改进的无换挡机构电动汽车加速曲线拟合方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统拟合方法的上述缺陷，将无变速器纯电动汽车的加速曲线拟合根据基于驱动电机的特性分为前后两部分，从而提供一种分段函数曲线拟合方法，该方法能够得到精确的加速拟合曲线。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：S1，划分纯电动汽车加速过程区间并确定加速曲线分段函数表达式；步骤S11，根据电动机的工作特性将无换挡机构电动汽车的加速过程划分成两个加速区间，加速过程的前部分为恒转矩加速，加速过程的后部分为恒功率加速，拟合的加速曲线公式为分段函数；步骤S12，车辆加速过程前部分恒转矩加速区间函数表达式如下：车辆行驶在后部分恒功率加速区间时，假定汽车随车速升高受到的滚动阻力功率和空气阻力功率不变，建立恒功率区间加速曲线拟合函数表达式：根据不同加速区间建立的加速拟合曲线分段函数表达式：上式(1)(2)(3)中，tm、vm分别为恒转矩加速区间的时间s和末速度km/h；te、ve分别为车辆整个加速过程的加速时间s和末速度km/h。S2，利用分段函数临界点处车辆加速度相同求解分段函数临界点。S21，设定整车最高设计车速和初选电机基速比，计算分段函数临界点处即恒转矩加速区间末速度vm值；式(4)中，vm为恒转矩加速区间的末速度km/h，vmax为整车设计中要求的最高车速km/h；S22，根据恒转矩加速区间速度表达式(1)，计算恒转矩区间内车辆的加速度；式(5)中，a1为车辆在恒转矩加速区间的加速度m/s2；S23，根据恒功率加速区间速度表达式(2)，计算恒功率区间内车辆的加速度；式(6)中，a2为车辆在恒转矩加速区间的加速度m/s2；S24，利用车辆在分段函数临界点处加速度值相同的特性，a1＝a2，确定临界点处的时刻即恒转矩加速区间的加速时间tm，从而得到完整的加速曲线拟合表达式；最终建立的完整的无换挡机构电动汽车加速曲线分段函数表达式为：本专利技术与现有技术相比的有益效果如下：1.本专利技术提供了一种无换挡机构电动汽车加速曲线拟合方法，将车辆加速过程分为恒转矩和恒功率区间两部分，分别求解相应区间内的拟合函数方程，最终得到的分段函数拟合方程具有快速性好、准确度高的特点。2.本专利技术给出的曲线拟合方法，是一种适用于无换挡机构的纯电动汽车加速曲线拟合的新方法，应用十分广泛，不仅适用于驱动电机直接连接主减速器构型，也同样可用于轮边电机构型和轮毂电机构型，具有拟合结果快速性好，准确度高的特点，避免了传统拟合曲线与实际情况误差较大的问题。3.本专利技术给出的曲线拟合方法，逻辑性强，易于编程，且方法简单，易于实现。附图说明图1为采用传统拟合方法所得拟合加速曲线与车辆实际测试加速曲线对比图；图2为采用传统拟合方法所得拟合加速度曲线与车辆实际测试加速度曲线对比图；图3为本专利技术采用分段拟合法所得拟合加速曲线与车辆实际测试加速曲线对比图；图4为本专利技术采用分段拟合法所得拟合加速度曲线与车辆实际测试加速度曲线对比图；图5为本专利技术实施例中采用分段拟合法进行正向匹配所得电机需求功率图；图6为本专利技术整体流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细的描述：步骤S1，划分纯电动汽车加速过程区间并确定加速曲线分段函数表达式；步骤S11，根据电动机的工作特性将无换挡机构电动汽车的加速过程划分成两个加速区间，加速过程的前部分为恒转矩加速，加速过程的后部分为恒功率加速，拟合的加速曲线公式为分段函数；步骤S12，车辆加速过程前部分恒转矩加速区间函数表达式如式(1)所示：车辆行驶在后部分恒功率加速区间时，假定汽车随车速升高受到的滚动阻力功率和空气阻力功率不变，建立恒功率区间加速曲线拟合函数表达式如式(2)所示：综上，根据不同加速区间建立加速拟合曲线分段函数表达式如式(3)所示：上式(1)(2)(3)中，tm、vm分别为恒转矩加速区间的时间s和末速度km/h；te、ve分别为车辆整个加速过程的加速时间s和末速度km/h。根据图1和图2中实际的加速曲线可以得到式(3)中的tm＝3.4s，vm＝46km/h。将tm和vm代入式(4)中得到如图3所示的加速拟合曲线，对速度求导得到如图5所示的加速度拟合曲线。分段拟合的加速曲线和实际的加速曲线几乎重合，证明所得到的加速拟合函数的准确性和该拟合方法的合理性。步骤S2，利用分段函数临界点处车辆加速度相同求解分段函数临界点；上式(3)在实际应用过程中，恒转矩加速段的时长tm和末速度vm是未知变量，进行实际加速曲线拟合时，需要通过求解分段函数临界点进一步确定。步骤S21，设定整车最高设计车速和初选电机基速比，计算分段函数临界点处(即恒转矩加速区间末速度)vm值；首先根据已有产品特点和经验初定所用驱动电机的基速比为4，由于所研究的为无换挡机构的纯电动汽车且最高设计车速为180km/h，若假设整车最高车速对应驱动电机的最大转速，则基速对应的车速应约为45km/h。这就表明当已知整车最高设计车速和初选电机基速比后，拟合曲线中的vm就可以确定。建立恒转矩区间末速度vm的函数表达式如式(4)所示：：式(4)中，vm为恒转矩加速区间的末速度km/h，vmax为整车设计中要求的最高车速km/h；在恒转矩区间末速度vm确定后，还需进一步对恒转矩区间加速时间tm确定。汽车行驶过程中的加速度为其纵向合力除以其质量，对于无换挡机构的纯电动汽车，在极限加速过程中由于驱动电机的最大输出转矩从恒转矩区到恒功率区是连续无突变，且其理论行驶阻力也是连续无突变，因此汽车在极限加速过程中的加速度也应该连续无突变。S22，根据恒转矩加速区间速度表达式(1)，计算恒转矩区间内车辆的加速度表达式如式(5)所示：式(5)中，a1为车辆在恒转矩加速区间的加速度m/s2；S23，根据恒功率加速区间速度表达式(2)，计算恒功率区间内车辆的加速度表达式如式(6)所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无换挡机构电动汽车加速曲线拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，划分纯电动汽车加速过程区间并确定加速曲线分段函数表达式；步骤S11，根据电动机的工作特性将无换挡机构电动汽车的加速过程划分成两个加速区间，加速过程的前部分为恒转矩加速，加速过程的后部分为恒功率加速，拟合的加速曲线公式为分段函数；步骤S12，车辆加速过程前部分恒转矩加速区间函数表达式如下：

【技术特征摘要】
1.一种无换挡机构电动汽车加速曲线拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，划分纯电动汽车加速过程区间并确定加速曲线分段函数表达式；步骤S11，根据电动机的工作特性将无换挡机构电动汽车的加速过程划分成两个加速区间，加速过程的前部分为恒转矩加速，加速过程的后部分为恒功率加速，拟合的加速曲线公式为分段函数；步骤S12，车辆加速过程前部分恒转矩加速区间函数表达式如下：车辆行驶在后部分恒功率加速区间时，假定汽车随车速升高受到的滚动阻力功率和空气阻力功率不变，建立恒功率区间加速曲线拟合函数表达式：根据不同加速区间建立加速拟合曲线分段函数表达式：上式(1)(2)(3)中，tm、vm分别为恒转矩加速区间的时间和末速度；te、ve分别为车辆整个加速过程的加速时间和末速度；步骤S2，利用分段函...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾小华，牛超凡，宋大凤，纪人桓，张轩铭，钱琦峰，王越，孙可华，高福旺，李晓建，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22